Wybory prezydenckie w 2008 31 stycznia 2007 Biden rozpoczął kampanię wyborczą przed wyborami prezydenckimi w 2008. 1 sierpnia 2007 wydano jego pamiętnik Promises to Keep: On Life and Politics. Gdy w prawyborach Partii Demokratycznej w stanie Iowa zdobył mniej niż 1% głosów, postanowił wycofać się z wyborów, co uczynił 3 stycznia 2008. Zaimponował jednak swoją wiedzą Barackowi Obamie, któremu zaczął doradzać w kwestiach bezpieczeństwa narodowego i polityki zagranicznej. Gdy Obama wygrał prawybory, poprosił Bidena, aby kandydował u jego boku na wiceprezydenta.
23 sierpnia 2008 oficjalnie ogłoszono, że kandydatami Partii Demokratycznej w wyborach prezydenckich w 2008 będą Barack Obama na prezydenta i Joe Biden na wiceprezydenta. Ich przeciwnikami byli kandydaci Partii Republikańskiej: John McCain, ubiegający się o posadę prezydenta, i Sarah Palin, ubiegająca się o urząd wiceprezydenta. 4 listopada 2008 Barack Obama wygrał głosowanie powszechne na prezydenta, a Biden na wiceprezydenta. 15 grudnia obaj wygrali głosowanie w Kolegium Elektorów. 15 stycznia 2009 Biden oficjalnie zrezygnował z urzędu senatora.